JP6194039B2

JP6194039B2 - 吸水処理材及びその製造方法

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Publication number: JP6194039B2
Application number: JP2016036617A
Authority: JP
Inventors: 隼士吉永
Original assignee: Daiki Co Ltd
Current assignee: Daiki Co Ltd
Priority date: 2016-02-29
Filing date: 2016-02-29
Publication date: 2017-09-06
Anticipated expiration: 2036-02-29
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Description

本発明は、液体を吸収する吸水処理材及びその製造方法に関する。

従来の吸水処理材としては、例えば特許文献１に記載されたものがある。同文献に記載された吸水処理材は、動物用の排泄物処理材であって、吸水性を有する多数の粒状体からなる。各粒状体は、粒状に成形された芯部と、芯部を覆う被覆部とを有している。被覆部は、使用時に液体を吸収した粒状体どうしを接着させる機能を有する。それにより、使用済みの複数の粒状体からなる固まりが形成される。

特開２００７−１９００２６号公報

このように被覆部は、使用済みの粒状体の固まり形成に寄与するものであり、接着性材料を含有する被覆材料によって構成される。しかしながら、各粒状体に被覆部を設けることは、かかる被覆材料の使用量を増大させ、ひいては吸水処理材の製造コストの上昇につながる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、低コストで製造することが可能でありながら、使用済みの粒状体の固まりが得られる吸水処理材、及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明による吸水処理材は、粒状の第１の芯部と、接着性材料を含有するとともに上記第１の芯部を覆う被覆部とを有し、液体を吸収する第１の粒状体と、粒状の第２の芯部を有し、液体を吸収する第２の粒状体と、を備え、上記第２の粒状体において、上記第２の芯部は、剥き出しになっていることを特徴とする。

この吸水処理材においては、第１及び第２の粒状体が設けられている。第１の粒状体においては、第１の芯部が、接着性材料を含有する被覆部によって覆われている。他方、第２の粒状体においては、第２の芯部が剥き出しになっている。すなわち、第２の芯部は、被覆されていない。このように一部の粒状体（第１の粒状体）にのみ被覆部を設けることにより、被覆材料の使用量を節約することができる。また、第１の粒状体に設けられた被覆部の接着作用は、当該第１の粒状体の周囲の第２の粒状体にも及ぶ。このため、第２の粒状体に被覆部が設けられていなくても、使用済みの第１及び第２の粒状体からなる固まりが形成される。

また、本発明による吸水処理材の製造方法は、液体を吸収する第１の粒状体を形成する第１の粒状体形成工程と、液体を吸収する第２の粒状体を形成する第２の粒状体形成工程と、上記第１及び第２の粒状体を混合する混合工程と、を含み、上記第１の粒状体形成工程は、粒状の第１の芯部を形成する第１の芯部形成工程と、接着性材料を含有するとともに上記第１の芯部を覆う被覆部を形成する被覆部形成工程とを含み、上記第２の粒状体形成工程は、粒状の第２の芯部を形成する第２の芯部形成工程を含み、上記第２の粒状体形成工程においては、上記第２の芯部が剥き出しになった上記第２の粒状体を形成することを特徴とする。

この製造方法は、第１及び第２の粒状体形成工程を含んでいる。第１の粒状体形成工程においては、第１の芯部が接着性材料を含有する被覆部によって覆われた第１の粒状体が形成される。他方、第２の粒状体形成工程においては、第２の芯部が剥き出しになった第２の粒状体が形成される。すなわち、第２の芯部は、被覆されない。このように一部の粒状体（第１の粒状体）にのみ被覆部を設けることにより、被覆材料の使用量を節約することができる。また、製造後の吸水処理材において、第１の粒状体に設けられた被覆部の接着作用は、当該第１の粒状体の周囲の第２の粒状体にも及ぶ。このため、第２の粒状体に被覆部が設けられていなくても、使用済みの第１及び第２の粒状体からなる固まりが形成される。

本発明によれば、低コストで製造することが可能でありながら、使用後に粒状体の固まりが得られる吸水処理材、及びその製造方法が実現される。

本発明による吸水処理材の一実施形態を示す模式図である。粒状体１０を示す模式図である。粒状体２０を示す模式図である。一実施形態に係る製造方法の流れを説明するための図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては、同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本発明による吸水処理材の一実施形態を示す模式図である。吸水処理材１は、複数の粒状体からなる吸水処理材であって、粒状体１０（第１の粒状体）及び粒状体２０（第２の粒状体）を備えている。各粒状体１０，２０は、吸水性を有しており、処理対象となる液体を吸収する。本実施形態において粒状体１０及び粒状体２０は、複数ずつ設けられている。吸水処理材１においては、これらの粒状体１０，２０が混在している。粒状体１０の個数は、粒状体１０及び粒状体２０の個数の合計の３０％以上７０％以下であることが好ましく、４０％以上６０％以下であることがより好ましい。吸水処理材１は、例えば、人又は動物の排泄物を吸収処理する排泄物処理材である。

図２は、粒状体１０を示す模式図である。粒状体１０は、芯部１２（第１の芯部）及び被覆部１４を有している。芯部１２は、粒状に成形されている。かかる粒状の形状としては、例えば、球、円柱、楕円体等が挙げられる。芯部１２は、液体を吸水及び保水する機能を有する。芯部１２は、有機物を主材料とすることが好ましい。ここで、芯部１２の主材料とは、芯部１２を構成する材料のうち、当該芯部１２に占める重量割合が最大のものをいう。有機物としては、例えば、紙類、茶殻、プラスチック類又はオカラを用いることができる。芯部１２は、接着性材料を含有していない。

紙類は、パルプを主体とする材料をいう。紙類としては、例えば、通常の紙の他にも、塩ビ壁紙分級物（塩ビ壁紙を分級することにより得られる紙）、フラッフパルプ、製紙スラッジ、パルプスラッジ等が挙げられる。プラスチック類としては、例えば、紙おむつ分級物（紙おむつを分級することにより得られるプラスチック）を用いてもよい。オカラは、乾燥オカラであることが好ましい。

被覆部１４は、芯部１２を覆っている。被覆部１４は、芯部１２の表面の全体を覆っていてもよいし、芯部１２の表面の一部のみを覆っていてもよい。被覆部１４は、使用時に液体を吸収した粒状体１０，２０どうしを接着させて固まりにする機能を有する。被覆部１４は、接着性材料を含有している。かかる接着性材料としては、例えば、澱粉、ＣＭＣ（カルボキシメチルセルロース）、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）、デキストリン、又は吸水性ポリマーを用いることができる。

被覆部１４も、有機物を主材料とすることが好ましい。被覆部１４は、粒状体１０が液体を吸収したときに変色する。被覆部１４は、水分と反応して発色又は変色する色素材料を含有している。色素材料としては、例えば、染料又は顔料を用いることができる。

図３は、粒状体２０を示す模式図である。粒状体２０は、芯部２２（第２の芯部）を有している。芯部２２は、粒状に成形されている。芯部２２は、液体を吸水及び保水する機能を有する。芯部２２は、有機物を主材料とすることが好ましい。本実施形態において芯部２２は、芯部１２と略同一組成の材料からなる。芯部２２は、接着性材料を含有していない。また、芯部２２は、芯部１２と略同一の形状及び大きさを有している。粒状体２０において、芯部２２は、剥き出しになっている。芯部２２上に被覆部は設けられておらず、芯部２２の表面全体が露出している。このように粒状体１０は芯部１２及び被覆部１４からなる複層構造を有する一方で、粒状体２０は芯部２２のみからなる単層構造を有している。使用前（粒状体１０及び粒状体２０が液体を吸収する前）、芯部２２は、被覆部１４と略同一の色を呈していることが好ましい。

続いて、本発明による吸水処理材の製造方法の一実施形態として、吸水処理材１の製造方法の一例を説明する。この製造方法は、第１の粒状体形成工程、第２の粒状体形成工程、及び混合工程を含んでいる。

第１の粒状体形成工程は、粒状体１０を形成する工程である。この工程は、第１の芯部形成工程、及び被覆部形成工程を含んでいる。第１の芯部形成工程は、芯部１２を形成する工程である。この工程においては、造粒装置を用いて芯部材料（芯部１２を構成する材料）を造粒することにより、芯部１２を形成する。本実施形態においては、複数の芯部１２が形成される。造粒装置としては、例えば押出造粒機を用いることができる。造粒に先立って、芯部材料には、粉砕、混練、加水等の前処理が必要に応じて行われる。

被覆部形成工程は、被覆部１４を形成する工程である。この工程においては、コーティング装置等を用いて、芯部１２の表面に被覆材料を付着させることにより、被覆部１４を形成する。この被覆材料は、接着性材料を含有している。被覆材料の付着は、例えば、散布又は噴霧により行うことができる。これにより、粒状体１０が得られる。

第２の粒状体形成工程は、粒状体２０を形成する工程である。この工程は、第２の芯部形成工程を含んでいる。第２の芯部形成工程は、芯部２２を形成する工程である。この工程においては、造粒装置を用いて芯部材料（芯部２２を構成する材料）を造粒することにより、芯部２２を形成する。本実施形態においては、複数の芯部２２が形成される。第２の粒状体形成工程において芯部２２は、被覆されない。これにより、芯部２２が剥き出しになった粒状体２０が得られる。

図４は、本実施形態に係る製造方法の流れを説明するための図である。本実施形態において第２の芯部形成工程は、第１の芯部形成工程と、同一の装置を用いて同時に実行される（ステップＳ４１）。すなわち、第１及び第２の芯部形成工程は、１つの工程として実行される。この工程においては、造粒装置を用いて共通の芯部材料を造粒することにより、芯部１２及び芯部２２となる複数の造粒物を形成する。その後、分割工程が実行される（ステップＳ４２）。分割工程は、複数の造粒物を、所定の割合で第１のグループと第２のグループとに分ける工程である。第１のグループに分けられた造粒物が芯部１２となり、第２のグループに分けられた造粒物が芯部２２となる。被覆部形成工程（ステップＳ４３）においては、第１のグループに分けられた造粒物のみを対象として、被覆部（被覆部１４）の形成が行われる。

混合工程（ステップＳ４４）は、第１の粒状体形成工程において形成された粒状体１０と、第２の粒状体形成工程において形成された粒状体２０とを混合する工程である。この工程においては、粒状体１０の個数が粒状体１０及び粒状体２０の個数の合計の３０％以上７０％以下となるように、粒状体１０及び粒状体２０を混合することが好ましい。また、粒状体１０の個数が粒状体１０及び粒状体２０の個数の合計の４０％以上６０％以下となるように、粒状体１０及び粒状体２０を混合することがより好ましい。この工程においては、混合された粒状体１０及び粒状体２０を撹拌することが好ましい。以上により、粒状体１０と粒状体２０とが混在した吸水処理材１が得られる。

本実施形態の効果を説明する。本実施形態においては、粒状体１０及び粒状体２０が形成される。粒状体１０においては、芯部１２が、接着性材料を含有する被覆部１４によって覆われている。他方、粒状体２０においては、芯部２２が剥き出しになっている。すなわち、芯部２２は、被覆されていない。このように一部の粒状体（粒状体１０）にのみ被覆部を設けることにより、被覆材料の使用量を節約することができる。また、粒状体１０に設けられた被覆部１４の接着作用は、粒状体１０の周囲の粒状体２０にも及ぶ。このため、粒状体２０に被覆部が設けられていなくても、使用済みの粒状体１０及び粒状体２０からなる固まりが形成される。したがって、低コストで製造することが可能でありながら、使用後に粒状体１０，２０の固まりが得られる吸水処理材１、及びその製造方法が実現されている。

このように、複数の粒状体からなる固まりを形成するには、全ての粒状体が被覆部を有している必要はなく、一部の粒状体が被覆部を有していれば充分である。従来の吸水処理材におけるように全ての粒状体が被覆部を有する場合、製造コストの上昇を招くばかりか、固まりにおける粒状体間の接着力が過剰となり、吸水処理材の水分散性を低下させるという問題もある。ここで、水分散とは、使用済みの複数の粒状体からなる固まりが、水中で崩壊して、個々の粒状体にばらけることをいう。水分散性が不充分であると、固まりを水洗トイレに流したときにトイレの詰まりの原因となってしまう。この点、本実施形態においては、一部の粒状体にのみ被覆部が設けられている。これにより、粒状体間の接着力が適度となり、固まり形成機能と水分散性とを両立することができる。

被覆材料の使用量を節約し、製造コストの削減を図る上では、吸水処理材１全体に占める粒状体１０の割合が小さい方が有利である。かかる観点から、粒状体１０の個数は、粒状体１０及び粒状体２０の個数の合計の７０％以下であることが好ましく、６０％以下であることがより好ましい。他方、粒状体１０の割合が小さすぎると、被覆部１４の接着作用が不足し、使用済みの粒状体１０，２０の固まり形成に支障が生じかねない。かかる観点から、粒状体１０の個数は、粒状体１０及び粒状体２０の個数の合計の３０％以上であることが好ましく、４０％以上であることがより好ましい。

芯部１２と芯部２２とは、略同一組成の材料からなる。これにより、芯部１２の形成に用いる芯部材料と芯部２２の形成に用いる芯部材料とを共通化することができる。しかも、芯部１２と芯部２２とは、略同一の形状及び大きさを有している。これにより、芯部１２の形成に用いる造粒装置と芯部２２の形成に用いる造粒装置とを共通化することができる。

このように芯部１２と芯部２２とが略同一組成の材料からなるとともに、略同一の形状及び大きさを有する場合、これらの芯部１２及び芯部２２は、同一の装置を用いて同時に形成することが可能となる。実際、本実施形態においては、第１及び第２の芯部形成工程が、同一の装置を用いて同時に実行されている。これにより、粒状体１０及び粒状体２０が混在した吸水処理材１を効率良く製造することができる。このことも、吸水処理材１の製造コストの削減につながる。

第１及び第２の芯部形成工程においては、造粒装置を用いて芯部材料を造粒することにより、芯部１２，２２となる複数の造粒物が形成される。そして、その後に分割工程が実行されて、これらの造粒物が、芯部１２となる造粒物群（第１のグループ）と芯部２２となる造粒物群（第２のグループ）とに分けられる。このように第１及び第２の芯部形成工程において形成される各造粒物は、分割工程が実行されて初めて、芯部１２又は芯部２２の何れになるのかが決定される。それゆえ、第１及び第２の芯部形成工程の段階では、芯部１２となる造粒物と芯部２２となる造粒物とを区別して扱う必要がない。このため、本実施形態においては、２種類の粒状体（粒状体１０，２０）が形成されるにもかかわらず、第１及び第２の芯部形成工程を１つの工程として、１種類の粒状体しか形成されない場合と同様に実行することができる。

芯部１２及び芯部２２は、接着性材料を含有していない。これにより、比較的高価な材料である接着性材料の使用量を節約し、吸水処理材１の製造コストを一層削減することができる。

使用前、芯部２２と被覆部１４とが略同一の色を呈している場合、吸水処理材１においては、２種類の粒状体が混在しているにもかかわらず、統一感のある外観が得られる。このことは、吸水処理材１の美観の向上につながる。

被覆部１４は、粒状体１０が液体を吸収したときに変色する。これにより、使用済みの粒状体１０，２０（からなる固まり）と、未使用の粒状体１０，２０とを視覚的に容易に区別できるようになる。

被覆部１４は、水分と反応して発色又は変色する色素材料を含有する。これにより、簡易な構成で、粒状体１０が液体を吸収したときに変色する被覆部１４を実現することができる。また、芯部１２，２２及び被覆部１４のうち、被覆部１４にのみ色素材料を含有させることにより、色素材料の使用量を節約することができる。

吸水性ポリマーは液体を吸収すると膨潤する性質を有するため、吸収性ポリマーが含有された被覆部１４は、液体吸収時に粒状体１０の周囲に広がるように変形する。これにより、被覆部１４が周囲の粒状体２０を巻き込むようにして、粒状体１０，２０の固まりが形成される。したがって、吸水性ポリマーは、被覆部１４に含有される接着性材料として特に好適である。

芯部１２及び被覆部１４が有機物を主材料とする場合、焼却処分に適した粒状体１０を得ることができる。同様に、芯部２２が有機物を主材料とする場合、焼却処分に適した粒状体２０を得ることができる。このように粒状体１０，２０が焼却処分に適していれば、使用済みの吸水処理材１を可燃ゴミとして捨てることもできるため、ユーザにとっての利便性が向上する。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。上記実施形態においては、第１及び第２の芯部形成工程が同一の装置を用いて同時に実行される場合を例示した。しかし、第１及び第２の芯部形成工程は、異なる装置を用いて同時に実行されてもよい。また、第１及び第２の芯部形成工程は、同一又は異なる装置を用いて順番に実行されてもよい。その場合、第１の芯部形成工程を第２の芯部形成工程より先に実行してもよいし、第２の芯部形成工程を第１の芯部形成工程より先に実行してもよい。

上記実施形態においては、芯部１２と芯部２２とが略同一組成の材料からなる場合を例示した。しかし、芯部１２と芯部２２とは、相異なる組成の材料からなっていてもよい。また、上記実施形態においては、芯部１２と芯部２２とが略同一の形状及び大きさを有する場合を例示した。しかし、芯部１２と芯部２２とは、形状又は大きさが相違していてもよい。

１吸水処理材
１０粒状体（第１の粒状体）
１２芯部（第１の芯部）
１４被覆部
２０粒状体（第２の粒状体）
２２芯部（第２の芯部）

Claims

粒状の第１の芯部と、接着性材料を含有するとともに前記第１の芯部を覆う被覆部とを有し、液体を吸収する第１の粒状体と、
粒状の第２の芯部を有し、液体を吸収する第２の粒状体と、を備え、
前記第２の粒状体において、前記第２の芯部は、剥き出しになっていることを特徴とする吸水処理材。
請求項１に記載の吸水処理材において、
前記第１及び第２の粒状体は、複数ずつ設けられている吸水処理材。
請求項２に記載の吸水処理材において、
前記第１の粒状体の個数は、前記第１及び第２の粒状体の個数の合計の３０％以上７０％以下である吸水処理材。
請求項３に記載の吸水処理材において、
前記第１の粒状体の個数は、前記第１及び第２の粒状体の個数の合計の４０％以上６０％以下である吸水処理材。
請求項１乃至４の何れかに記載の吸水処理材において、
前記第１の芯部と前記第２の芯部とは、略同一組成の材料からなる吸水処理材。
請求項１乃至５の何れかに記載の吸水処理材において、
前記第１の芯部と前記第２の芯部とは、略同一の形状及び大きさを有する吸水処理材。
請求項１乃至６の何れかに記載の吸水処理材において、
前記被覆部に含有された前記接着性材料は、吸水性ポリマーである吸水処理材。
請求項１乃至７の何れかに記載の吸水処理材において、
前記第１及び第２の芯部は、接着性材料を含有していない吸水処理材。
請求項１乃至８の何れかに記載の吸水処理材において、
前記被覆部と前記第２の芯部とは、前記第１及び第２の粒状体が前記液体を吸収する前、略同一の色を呈している吸水処理材。
請求項１乃至９の何れかに記載の吸水処理材において、
前記被覆部は、前記第１の粒状体が前記液体を吸収したときに変色する吸水処理材。
請求項１０に記載の吸水処理材において、
前記被覆部は、水分と反応して発色又は変色する色素材料を含有する吸水処理材。
液体を吸収する第１の粒状体を形成する第１の粒状体形成工程と、
液体を吸収する第２の粒状体を形成する第２の粒状体形成工程と、
前記第１及び第２の粒状体を混合する混合工程と、を含み、
前記第１の粒状体形成工程は、粒状の第１の芯部を形成する第１の芯部形成工程と、接着性材料を含有するとともに前記第１の芯部を覆う被覆部を形成する被覆部形成工程とを含み、
前記第２の粒状体形成工程は、粒状の第２の芯部を形成する第２の芯部形成工程を含み、
前記第２の粒状体形成工程においては、前記第２の芯部が剥き出しになった前記第２の粒状体を形成することを特徴とする吸水処理材の製造方法。
請求項１２に記載の吸水処理材の製造方法において、
前記第１の粒状体形成工程においては、複数の前記第１の粒状体を形成し、
前記第２の粒状体形成工程においては、複数の前記第２の粒状体を形成する吸水処理材の製造方法。
請求項１３に記載の吸水処理材の製造方法において、
前記混合工程においては、前記第１の粒状体の個数が前記第１及び第２の粒状体の個数の合計の３０％以上７０％以下となるように、前記第１及び第２の粒状体を混合する吸水処理材の製造方法。
請求項１４に記載の吸水処理材の製造方法において、
前記混合工程においては、前記第１の粒状体の個数が前記第１及び第２の粒状体の個数の合計の４０％以上６０％以下となるように、前記第１及び第２の粒状体を混合する吸水処理材の製造方法。
請求項１２乃至１５の何れかに記載の吸水処理材の製造方法において、
前記第１の芯部形成工程と前記第２の芯部形成工程とは、同一の装置を用いて同時に実行される吸水処理材の製造方法。
請求項１６に記載の吸水処理材の製造方法において、
前記第１及び第２の芯部形成工程においては、造粒装置を用いて芯部材料を造粒することにより、前記第１及び第２の芯部となる複数の造粒物を形成する吸水処理材の製造方法。
請求項１７に記載の吸水処理材の製造方法において、
前記複数の造粒物を、第１のグループと第２のグループとに分ける分割工程を含み、
前記被覆部形成工程においては、前記第１のグループに分けられた前記造粒物のみを対象として前記被覆部を形成する吸水処理材の製造方法。
請求項１２乃至１８の何れかに記載の吸水処理材の製造方法において、
前記被覆部に含有される前記接着性材料は、吸水性ポリマーである吸水処理材の製造方法。
請求項１２乃至１９の何れかに記載の吸水処理材の製造方法において、
前記第１及び第２の芯部形成工程においては、それぞれ、接着性材料を含有しない第１及び第２の芯部を形成する吸水処理材の製造方法。
請求項１２乃至２０の何れかに記載の吸水処理材の製造方法において、
前記被覆部形成工程において形成される前記被覆部と前記第２の芯部形成工程において形成される前記第２の芯部とは、前記第１及び第２の粒状体が前記液体を吸収する前、略同一の色を呈する吸水処理材の製造方法。
請求項１２乃至２１の何れかに記載の吸水処理材の製造方法において、
前記被覆部形成工程においては、前記第１の粒状体が前記液体を吸収したときに変色する前記被覆部を形成する吸水処理材の製造方法。
請求項２２に記載の吸水処理材の製造方法において、
前記被覆部形成工程においては、水分と反応して発色又は変色する色素材料を含有する前記被覆部を形成する吸水処理材の製造方法。